数字化智能化电气设计方法与技术的发展

1. 孙艳萍 2.李大鹏 3.孙昌稳 4.蔡治通 5.马骁

1.3.4.5.唐山市三友氯碱有限责任公司，河北省聚氯乙烯技术创新中心

2.唐山三友化工股份有限公司

摘要：随着数字化设计技术在电气领域的深度应用，有利于推动电气设计制造产业的高质量、智能化发展。今后，随着产品结构、功能需求类型的多样化与复杂化，企业要进一步缩短产品设计周期、节约开发成本和保证产品质量可靠性，充分发挥现代数字化设计制造技术的先天优势，树立先进的制造理念，全面提升我国设计制造的智能化水平，为我国社会经济高质量发展贡献绵薄之力。基于此，本文主要分析了数字化智能化产品设计方法与技术的发展。

关键词：设计方法与技术；数字化设计；智能化设计

中图分类号：TB472文献标识码：A

引言

企业要想发展，就要不断创新更新技术，加大产品设计力度，以适应日益激烈的市场竞争，推动企业快速发展。设计不再局限于实体产品设计，不再局限于商业领域中的设计思维，也不再局限于互联网时代的计算设计。如今的设计需要站在宏观的社会背景下去观察。随着人工智能深入地渗透到各个行业领域当中，不断产生全新的设计模式。设计是创造性的智力活动，因此设计方法与技术研究从一开始就对人工智能技术寄予了厚望。融合更多的人工智能技术，实现智能化设计，是人工智能领域和设计领域研究人员共同努力的目标。

1产品设计方法

1.1功能设计

功能设计以消费者的潜在需求为依据，设计产品的功能。经过功能成本核算，由设计者进行产品设计，安排生产，通过定价分析开展针对性的营销。为了简化机械产品结构，降低加工成本，便于安装，设计时会根据实际情况由一个零件或部件承担多个功能。但是，功能集中会使零件的形状变得复杂，对零件本身的稳定性、强度和刚度有一定的要求[1]。

1.2优化设计

产品设计在试做完成或者上市一段时间后，会出现功能老化、外观跟不上时代的审美潮流等问题，需要优化产品设计，完成产品的更新换代。产品的优化设计主要包括外观设计优化、结构设计优化和用户体验优化。外观优化设计的原因较多。设计外观优化时，要了解产品外观的不足，确定需要优化的内容，然后制订相应的优化策略方案。产品外观设计优化通常从产品造型、色彩、材质以及工艺等方面着手，并在原有的基础上提升产品形象。

1.3质量设计

产品质量非常重要，往往决定着产品的竞争力。产品设计时需要对其他要求适当进行取舍，以提高产品质量。设计时需要兼顾各种要求和限制，提高产品质量和性价比，是现代产品设计的主要特征。

2电气设计数字化、智能化技术分析

近年来，我国电子信息科技发展迅猛，相应的数字技术得到了更为广泛的应用。数字技术的核心是计算机应用、信息管理方法、人工智能技术以及辅助设计的系统。电子技术在电气自动化领域的应用主要是辅助设计的系统。其核心是应用于一系列检测、管理方法、生产制造、维修等方面的系统。工业电气自动化是将电子技术与原有的技术有机融合形成的可靠性技术，能在一定程度上提升工作品质及工作效率。因此，在电气自动化中，数字技术得到了广泛的应用[2]。在计算机和自动控制领域中，智能技术已经变成了电气工程自动化控制的一个重要支点，数字技术和人工智能技术已经变成了工业制造领域中的主要技术，智能化技术已经被广泛地运用在了工业生产设备甚至整个生产系统中。要想让控制效果得到最大程度的提高，就必须将智能化技术的应用价值和优点发挥出来，让这一技术形成半自动化的双向智能化控制系统，在实现劳动力解放的同时，推动了电气工程自动化控制工作的可持续发展。

3我国电气设计现状分析

受传统电气系统设计模式的影响，系统的科学合理性通常难以把控，传统电气系统的设计难免受到设计人员主观因素的干扰，从而出现很多难以控制的因素，无法保证系统的科学性。在系统的后续测评阶段，除了聘请专业的技术人员进行监督管控以外，还要增加大量的资金投入来验证系统的可行性，如此一来，系统设计的耗费成本过高，且对技术人员的依赖较强，难以高效进行系统的研发测试，降低了作业效率。但智能化技术可以大大降低人为的主观影响，通过对互联网终端进行控制，可以更科学合理地开展研发，优化系统性能，有效提高电气工程系统设计的合理性。智能化技术有效提升了自动化控制效率，将自动化装置的安全性与稳定性提升到了更高的水平。自动化设备有助于对整个过程进行控制，从节能方面实现标准化，并按照实际工作状况加以调节，从而降低能源的耗费。智能自动化产品具备良好的分析与整合功能，可以达到对设备的精准管理，提升产品的使用性能[3]。

4数字化智能化设计技术发展

产品设计方法与技术的定式化分类框架也可以用于预测数字化智能化设计技术的发展。事实上，如果将分类要素当作变量，那么，通过考察分类要素未来可能的变化，至少可以确定未来数字化智能化设计技术的特征和范围。随着科学技术的持续发展，社会对产品设计的要求及需求也在持续提升。在此背景下，为满足社会日益增长的实际需求，产品设计应不断引入各类新技术、新方法，尤其是针对人工智能技术的运用及研究分析，更是决定着产品设计的未来发展水平，所以要给予高度重视。

4.1产品全生命周期一体化

主要是指设计阶段要素从单个或若干设计环节向产品全生命周期扩展。正如前面提到的，在MBD和MBSE发展到一定程度时，模型驱动整个产品生命周期一体化成为必然，实现基于模型的工程或基于模型的企业，其中一个核心就是如何打造数字主线，通过各种模型的关联、转换以及信息反馈，从而促进设计协同乃至产品全生命周期协同。

4.2混合智能驱动

人工智能技术仍然在不断发展，更多的人工智能技术会融入设计方法与技术中，整体上解决更多设计阶段更多类型的设计问题。基于知识的设计、基于模型的设计、数据驱动的设计各有优势和适用范围。也正如人工智能2.0中混合智能所说明的，人类的智能是混合的综合的，设计智能也是混合的综合的，那么各种人工智能技术的融合也是必然的[4]。

4.3虚拟化设计

随着科学技术的快速发展，在诸多先进技术手段的支持下，产品设计正实现虚拟化发展。相较传统设计方法，基于人工智能技术的虚拟化发展可根据现有数据信息实现自动化仿真模拟及数据核算，进而快速发现产品设计中存在的问题。此外，可通过虚拟化技术构建仿真模型，在发现问题后，可直接通过仿真模拟进行问题整改，然后，再对修改后的设计进行分析研究，直至获取最佳产品设计方案用于产品制造，有效降低产品设计中存在的资源浪费等问题。

结束语

产品设计或产品研发设计是产品全生命周期的上游阶段，将市场和用户的意愿与需求转换为可实现的、详细的明确定义，为生产制造提供必要的信息和依据，是现代企业市场竞争的主战场。产品设计影响着整个产品制造60%~85%的成本，而且占据着制造产业链微笑曲线高附加值的一端。在产品设计中，产品设计的任务是依据在产品总体设计构思的基础上确定最终的原理方案，绘制结构图，以符合设计需要的功能。产品设计中要综合考虑加工工艺、强度、刚度、材料、公差、电器元器件及其他零件的相互关系。

参考文献：

[1]刘蘅.智能化技术在工业产品设计中的应用浅析[J].山东工业技术,2017(11):146.

[2]胡永强,谢伟藩.智能化技术在卫浴产品设计中的应用研究[J].建材与装饰,2019(21):99-100.

[3]段小东，顾立志.机械产品的数字化设计特点与技术进展[J].机械工程师，2017（12）：37-40.

[4]石鹏，邓嫄媛，周黎明，等.现代数字化设计制造技术在机械设计制造上的应用[J].农业装备研发，2022（7）：146-148.